农作物秸秆的综合利用与可持续发展探析

刘松青

摘 要 在我国的农业领域，农作物秸秆普遍用作牲畜的饲料或者直接用于燃料，因为使用量有限，所以大量被弃用，导致资源浪费。农作物秸秆是具有极大利用价值的生物质资源。中国是农业大国，秸秆数量多、种类丰富，综合利用潜力巨大。基于此，针对农作物秸秆的综合利用与可持续发展展开研究。

关键词 农作物；秸秆；综合利用；可持续发展

中图分类号：S38 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.09.048

农作物秸秆是可再生的资源，作为生物质资源，不仅热值高，而且利用过程中不会对环境造成严重的污染。长期以来，农作物秸秆主要被用于牲畜饲料，作为燃料使用。随着农村生活质量的提高，农村的生产方式发生改变，加之农村环境的影响，使得秸秆的收集、利用都受到限制，特别是秸秆的运输不方便，使得秸秆的利用成本提高。对秸秆的处理中，多被废弃或者在田间焚烧，不仅秸秆资源被浪费，而且还污染了环境，土壤的抗旱保湿能力也会遭到破坏。将农作物秸秆作为可利用资源并向着商品化方向发展，不仅可以缓解农村各种能源供应不足的问题，而且还可以改善农村的生活条件，对推进农村资源的循环利用，经济的可持续发展非常有利。

1 农作物秸秆资源的能源化利用

农作物在生长中进行光合作用，近50%的产物贮存在秸秆中，秸秆中的养分包括氢、碳、氧等，而氮和硫的含量较低。所以，秸秆的发热量较高，为标准煤的50%，同时释放的有害气体非常少，所以农业资源的能源化利用中，秸秆的质量非常好，还可以缓解不可再生能源的供应压力。

1.1 直接用于燃烧供热

农作物秸秆资源直接用于燃烧供热可以采用两种方式：1）传统方式，如中国的农村长期以来使用秸秆作为燃料直接使用，可以满足日常的能源需求，做饭、取暖都可以直接使用；2）现代方式，即将秸秆与煤混合处理为新型的燃料，释放的能量大，消耗的资料少，秸秆的利用效率提高[1]。

将秸秆与煤混合后形成的燃料可以用于发电，燃煤的使用量大大下降，生物质能够被充分利用，温室气体的排放量会大大降低，降低了环境污染指数。

从研究的角度而言，燃料的能量中，当生物质占有1/5，秸秆的质量比例不足1/3时，发电厂的基础装置就不需要改变，可以充分利用起来使用这种混合的燃料发电。所以，采用这种混合燃料发电不仅效率高，而且成本低，风险也会相应地降低。生物质能源得到循环利用，避免资源浪费，秸秆的收集压力以及存储压力得到缓解，农民的经济收入也会提高，由此改善了农民的生活质量。

1.2 气化处理后转变为气态能源

农作物秸秆资源气化处理后转变为气态能源，是将原有的固态原料经过技术处理后转变为气态能源，这种能源的清洁度高，不会对环境造成污染。农作物秸秆资源气化处理后转变为气态能源主要采用两种气化方法，即热解气化方法、秸秆沼气的方法。

热解气化方法，就是将秸秆粉碎之后，进行干燥处理，之后对原料进行热解，经过燃烧环节和还原环节，就可以有秸秆燃气生成。整个的处理过程都是在缺氧环境中进行，所生成的物质中包括氢气、一氧化碳和甲烷，没有烟气，也没有有害物质，不会对周围的环境造成污染[2]。

秸秆燃气生成之后，还要经过净化处理，除尘、冷却之后，进行压缩成型，之后存储起来。农村要使用这种原料，就可以储气罐的形式，或者通过地下管网输送到指定的用户作为燃料。农作物秸秆资源气化处理后，燃烧效率为30%～40%，所释放的能量要高出秸秆直接燃烧的2倍，而且价格低廉，使用方便，不会污染环境。

1.3 液化处理后转变为液化能源

农作物秸秆资源液化处理后转变为液化能源，会使生物质的使用效率提高，资源得到合理利用。农作物秸秆资源液化处理后转变为液化能源中所采用的方法包括化学处理方法、物理处理方法和生物处理方法[3]。

在合适的温度环境下施加一定的压力，配合使用催化剂，加入一定剂量的溶解剂，就可以秸秆的高分子结构在化学反应下分解，秸秆中所含的纤维素、木质素都可以用这种方式裂解，成为诸如可燃性油、醇类得到化合物都可以分解出来，这样就可以转化为液体燃料。

生物质液化技术的应用中，要考虑到反应条件，不同反应条件的产物也会有所差别。生物质液化技术的应用中，可以使用高压的方法直接液化处理，也可以采用裂解的方法进行液化处理。农作物秸秆资源气化处理后转变的液化能源可以替代化石燃料，使得能源得到合理配置，而且污染物的排放量会有所降低。

2 农作物秸秆资源的肥料化利用

农作物秸秆作为肥料资源，其所含有的养分极高。将秸秆进行肥料化处理后还田，可以补充农作物使用的养料，实现土壤中的养分平衡，提高土壤有的机质含量，由此使得土壤的团粒结构得到改善[4]。田地的化肥使用量有所降低，农作物的产量增加，而农作物的生产潜力有所增加。将秸秆作为肥料资源还田，可以采用三种还田方法，即直接还田、间接还田、腐熟还田。

2.1 直接还田

农作物秸秆资源的直接还田，就是使用秸秆粉碎设备粉碎秸秆之后直接洒在田间，耕翻之后进行掩埋。秸秆混合到土壤中逐渐腐烂，对土壤可以起到蓄水保墒的作用，地表积温的效果增强，土壤的肥力也会有所增强[5]。这种秸秆还田方法非常简单，不仅效率高，而且能源消耗少。秸秆还田可以避免对坡地养分流失起到补充的作用，提高土壤中铁、氮、锰、锌等物质的含量，随着土壤中酶的活性有所提高，土壤的各种生态条件得到协调，为生物创造良好的条件。

2.2 间接还田

北方地区的冬季环境温度较低，在寒冷干燥的气候环境下，秸秆的分解速度慢，没有分解的秸秆或者分解不够充分，就会对农业耕种产生不良影响。将秸秆养畜后进行发酵处理，饲喂牲畜，用于沼氣生成，之后将粪便和沼渣用于田地中，秸秆得以综合利用。土壤结构因此得到改善，农作物的产量有所提高[6]。

目前，普遍使用秸秆烧灰之后还田的方法，虽然操作简单，但会污染环境，而且还会存在安全隐患，需要杜绝这种方法，选用实施方便、清洁且成本较低的方法。

2.3 腐熟还田

农作物秸秆资源的腐熟还田，就是将秸秆使用粉碎机粉碎之后，将一定比例的生物菌剂以及氮肥混合其中，洒水后堆压处理，秸秆中含有高分子粗纤维，在高温环境下沤制后，就会从纤维素酶中分解出糖醇，这种糖醇是小分子的[7]。农作物秸秆经过腐熟之后，其中的杂草种子、病原菌以及寄生虫卵都会被杀灭，成为有机熟肥。采用农作物秸秆资源的腐熟还田，通常腐熟的时间为15 d左右，分解的速度非常快，肥效稳定，有助于提高农作物生长质量。

3 结语

农作物秸秆的应用价值不断地被开发出来，使用范围得以扩大。目前，对秸秆的综合利用成为重要的研究开发领域，发展潜力十分巨大。農作物秸秆是农业副产品，充分利用起来不仅可以做到农业资源的循环利用，而且还降低了农村的环境污染程度。但是，由于中国的相关技术不够成熟，开发能力有限，使得秸秆主要用于农业肥料和牲畜的饲料，没有在肥料和能源开发上有更快的发展。中国正在走节约型发展道路，着力于生物质能开发并产业化方向发展，这就需要从中国目前的农村发展情况出发，积极开发秸秆利用技术，以推进农村经济可持续发展。

参考文献：

[1] 余坤，冯浩，赵英，等.氨化秸秆还田加快秸秆分解提高冬小麦产量和水分利用效率[J].农业工程学报，2015，31（19）：103-111.

[2] 陈树人，蒋成宠，姚勇，等.水稻秸秆压块热值模型构建及其影响因子相关性分析[J].农业工程学报，2014（24）：200-208.

[3] 李彬，高翔，孙倩，等.基于3，5-二硝基水杨酸法的水稻秸秆酶解工艺[J].农业机械学报，2013（1）：106-112.

[4] 栗明献，张德军，宋红霞.植物秸秆环保餐具材料的研究[J].廊坊师范学院学报：自然科学版，2014（3）：72-74.

[5] 余坤，冯浩，王增丽，等.氨化秸秆还田改善土壤结构增加冬小麦产量[J].农业工程学报，2014，30（15）：165-173.

[6] 胡传琪，冮洁，陈静慧，等.以秸秆为基料富锌栽培滑菇的纤维素酶和漆酶的变化规律[J].食品与发酵工业，2015（4）：121-124.

[7] 李丽霞，纪文义，陈海涛，等.大豆秸秆纤维制造可降解地膜工艺参数优化[J].农业工程学报，2013，29（14）：220-226.

（责任编辑：赵中正）